第十五讲 雷暴的预报

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第九章 对流性天气的预报
§9.1 对流性天气概述 §9.2 对流性天气形成的一般过程 §9.3 对流性天气形成的基本条件 对流性天气(雷暴) §9.4 对流性天气(雷暴)的预报
§9.1 对流性天气概述
1、对流性天气指由空气的对流运动而产生的天气现 、 包括雷暴、雷暴大风( )、冰雹 雷雨、 冰雹、 象,包括雷暴、雷暴大风(飑)、冰雹、雷雨、龙卷 和对流云(淡积云、浓积云、积雨云) 和对流云(淡积云、浓积云、积雨云)等。 2、对流性天气预报的意义 、 多为灾害性天气或危险性天气。 多为灾害性天气或危险性天气。 3、对流性天气的特点 、 (1)尺度小、生命史短、变化剧烈,常规工具预 )尺度小、生命史短、变化剧烈, 报相当困难; 报相当困难;
§9.3 对流性天气形成的基本条件
1、大气层结不稳定 、 2、足够的水汽 、 3、触发机制(动力抬升、热力抬升) 、触发机制(动力抬升、热力抬升)
对流性天气( §9.4对流性天气(雷暴)的预报 对流性天气 雷暴)
根据产生雷暴的天气形势(天气系统)及其特点, 初步判断雷暴可能发生的区域
分析雷暴形成的基本条件(大气层结不稳定、充沛的 水汽、触发机制) 判断本站(区) 发生雷暴的可能性
分别对大气层结稳定度、水汽条件和触 发机制是否有利作出分析判断。
1、大气层结不稳定度的判断 、
(1)分析探空曲线 ) 看有无不稳定度能量及能量 -lnp 的大小。 的大小。
自由对流高度: 自由对流高度:状态曲线与 层结曲线的第一个交点。 层结曲线的第一个交点。 从这个高度开始, 从这个高度开始,大气从稳 定状态转换成不稳定状态, 定状态转换成不稳定状态, 对流运动发展。 对流运动发展。
综合运用统计学等方法,根据日变化规律、地方性特点等 作出初步预报 用天气实况(指标站)、雷达监测和卫星云图,进 行跟踪和外推,做出短时精确预报
一、根据天气形势(天气系统),初 步判断雷暴可能发生的区域
1、锋面雷暴 (1)冷锋雷暴:一般在锋后至700hPa槽前; “前倾槽”时,在700hPa槽后至锋前。 (2)静止锋雷暴:不强但持续时间长,常隐 藏在稳定性云层中,多发生在下半夜。出现 在静止锋两侧,或锋后至850hPa切变线前。 (3)暖锋雷暴:较少。需有850hPa或 700hPa切变线配合。特征类似静止锋雷暴。
冷涡雷暴
东北, 东北,华北冷涡是北方雷暴的主要天气系统 南方为西南涡,其移动过程中, 南方为西南涡,其移动过程中,很多地区会出现雷 暴。 低涡的南部和东南部出现多。 南部和东南部出现多 低涡的南部和东南部出现多。 可用低涡区中: 可用低涡区中
• T850-T500值的分布 • 850hPa湿舌位置 湿舌位置 • ∆T24中心位置 中心位置
三、综合运用各种方法作出具体预报
1、点聚图、预报方程等统计学方法的应用 根据雷暴形成的基本条件,从大气层结 稳定度、水汽条件和触发机制方面找因子。 2、落区预报方法 落区预报方法 3、根据日变化规律 不同的地域(陆地、海洋),不同季节 (春、夏),不同影响系统(副高、静止 锋),有不同的日变化规律。
大气不稳定 层结曲线 对流上限 状态曲线
自由对流高度
T
-lnp
-lnp
T
T
(2)计算稳定度指数 ) ①A指数 雷暴发生和大气垂直稳定度及整层湿度状况 紧密相关, 紧密相关,为避免用单一层次的湿度反映整 层湿度状况带来较大的误差而引用A指数: 层湿度状况带来较大的误差而引用 指数: 指数
A = (t850 − t500 ) − ∑ (t − td )
③对流不稳定指数
∆θse >0 ∆Z ∆ θ se
∆Z
稳定 中性 不稳定
=0
∆θse <0 ∆P ∆ θ se
∆P
稳定 中性 不稳定
=0
∆θ se <0 ∆Z ∆ θ se ∆Z
∆θ se >0 ∆P
负值越大的气层, 负值越大的气层,其对流性不稳定越强
④沙氏指数SI 沙氏指数 S=T500-T’
大气不稳定
自由对流高度 抬升凝结高度
850hPa
T百度文库
⑤简化的沙氏指数SSI 简化的沙氏指数
SSI = T500 − T
' 干
SSI越小,表示越不稳定。而且,简化的沙氏 越小,表示越不稳定。而且, 越小 指数在龙卷、冰雹等强对流天气预报中更有 指数在龙卷、 优势。 优势。
2、水汽条件分析 、
有利于雷暴发生的850hPa湿度分布 湿度分布 有利于雷暴发生的
积雨云 空间尺度 时间尺度 触发机制 相关天气系统 上升运动
云顶高几~ 云顶高几~十几公 水平几~ 里,水平几~十几 公里 几分钟~ 几分钟~几小时 动力、热力抬升 动力、 中小尺度 1~几米/秒,可达 ~几米 秒 20米/秒 米秒
雨层云
云顶高几公里, 云顶高几公里,水 平几百~ 平几百~几千公里 几小时~ 几小时~几天 动力抬升 大尺度 1~10厘米 秒 ~ 厘米 厘米/秒
副高西部暖湿气流强, 副高西部暖湿气流强,存有大量的不稳定能 量。 副高西部控制区,天气晴朗, 副高西部控制区,天气晴朗,若午后辐射增 温很强,就会产生雷暴。 温很强,就会产生雷暴。 副高东退减弱,西边有槽靠近时, 副高东退减弱,西边有槽靠近时,副高西部 有利于雷暴的发生。 有利于雷暴的发生。
热雷暴的预报
850
500
以上有雷雨发生。 当A≥0时,90%以上有雷雨发生。 时 以上有雷雨发生
②K指数
K = (t850 − t500 ) + td 850 − (t − td )700
K<20℃ 无雷雨; ℃ 无雷雨; 25℃>K>20℃ 孤立雷雨; ℃ ℃ 孤立雷雨; 30℃>K>25℃ 零星雷雨; ℃ ℃ 零星雷雨; 35℃>K>30℃ 分散雷雨; ℃ ℃ 分散雷雨; K>35℃ 成片雷雨。 ℃ 成片雷雨。 江苏统计: 江苏统计:K≥25℃时,有雷暴发生 ℃ 北京统计: 北京统计: K≥35℃时,有雷暴发生 ℃
全国雷暴年平均日数分布
(2)分布特点:南方多于北方,山区多于平 )分布特点:南方多于北方, 内陆多于沿海; 原,内陆多于沿海; (3)季节特点:夏季最多(7—8月),除 )季节特点:夏季最多( 月),除 江南, 月后 次年4月雷暴很少 月后----次年 月雷暴很少; 江南,10月后 次年 月雷暴很少; 傍晚最多, (4)日变化明显:午后 傍晚最多,夜间 )日变化明显:午后---傍晚最多 夜间--上午较少;海上或春季准静止锋(梅雨锋) 上午较少;海上或春季准静止锋(梅雨锋) 影响时,相反。 影响时,相反。
动力预报( (二)天气—动力预报(落区预报) 天气 动力预报 落区预报)
例一:南京雷暴出现前通常气压下降、 例一:南京雷暴出现前通常气压下降、温度 升高、绝对湿度大、 小时前吹偏南风 小时前吹偏南风。 升高、绝对湿度大、6小时前吹偏南风。 例二:天空混乱,有堡状、 例二:天空混乱,有堡状、絮状高积云或积 云与层积云、高积云并存,表明中、 云与层积云、高积云并存,表明中、低空湿 度大,气层不稳定。 度大,气层不稳定。 例三:在上游选指标站, 例三:在上游选指标站,统计上游出现雷暴 到本站的时间。(南京:蚌埠、 。(南京 到本站的时间。(南京:蚌埠、合肥出雷暴 小时到本站; 后3小时到本站;滁县出雷暴后一小时到本站) 小时到本站 滁县出雷暴后一小时到本站)
四、短时监测预报
雷暴等强对流天气的短期预报难度大, 准确率不高,为搞好保障工作,特别要重视 做好短时监测预报。 1、方法:用天气实况(指标站)、雷达监测和 卫星云图,进行跟踪和外推。
2、关于雷暴的移动 (1)平移:大范围水平气流可使云体平移,移 向:接近500hPa气流方向。 (2)传播:由于积雨云中的下冲冷气流不断冲 击云体前方的暖湿不稳定空气,形成新的雷 暴单体;而原单体渐渐消散,使人觉得云体 似乎在移动,这种云体的新陈代谢现象,叫 雷暴的传播。
(1)分析大气低层湿度的水平分布: )分析大气低层湿度的水平分布:
分析低层等压面图上, 分析低层等压面图上,等露点线或等比湿线 雷暴常发生在850hPa的湿舌和湿中心附近 的湿舌和湿中心附近 雷暴常发生在
(2) 分析水汽的垂直分布: ) 分析水汽的垂直分布:
• 若上干下湿, ∆θ se 若上干下湿, ∆Z 产生雷暴。 产生雷暴。
§9.2对流性天气形成的一般过程 对流性天气形成的一般过程
空气因动力或热力作用受到抬升发生对 流运动,若上升气流到达的高度仅稍高于凝 结高度,形成云块较小的淡积云。若对流运 动继续发展,上升气流到达的高度超过凝结 高度很多,云块变得高大臃肿,就形成了浓 积云。若对流运动进一步发展,浓积云的云 顶伸展到温度很低的高空,云顶的过冷水滴 冻结为冰晶,出现丝缕状结构的伪卷云,这 就形成了积雨云,并常伴有雷暴(闪电)和 阵性降水。如果发展更强烈,则可能出现冰 雹(有零度层高度等特殊条件)。
<0
,为对流性不稳定,上升运动强时, 为对流性不稳定,上升运动强时,
• 若各层湿度都大,对暴雨生成有利。 若各层湿度都大,对暴雨生成有利。
3、触发机制分析 、 (1)动力抬升 )
分析有无锋面、低值气压系统的辐合、 分析有无锋面、低值气压系统的辐合、地 形等抬升作用发生。 形等抬升作用发生。
(2)热力抬升 )
分析气团内部边界层非均匀加热造成的热 力环流,能否使气块上升到自由对流高度以上 力环流, 局地增温是否足够)。 (局地增温是否足够)。 夏季白天,陆地、山区为热源,上升运动, 夏季白天,陆地、山区为热源,上升运动,雷 暴多午后生成,傍晚消失。 暴多午后生成,傍晚消失。 江河、湖泊、 白天下沉运动, 江河、湖泊、海域 ,白天下沉运动,夜间 有上升运动,雷暴多夜间生成。 有上升运动,雷暴多夜间生成。
2、无锋的空中槽或切变线雷暴 地面需有幅合条件(风向幅合或等压线气 旋式曲率大),空中有冷槽配合。产生于槽前 附近。 3、冷涡雷暴 多发生于东北、山东半岛至苏北地区。冷 涡东南部位,小槽引导冷平流影响的区域。
4、副高西部的雷暴 产生于副高减弱东退或西伸时的脊线北 侧西南气流影响区,西边有槽靠近更有利。 副高西部空气暖湿不稳定,存有大量的不稳 定能量,天气晴朗,午后辐射增温很强。 属热雷暴性质。不强。日变化明显。一般中 午前后生成,午后发展旺盛,傍晚消散。 预报:在T-lnP图上,先求出对流温度Tg,再 与预报的当天Tmax比较。当Tmax>Tg时, 利于午后热雷暴的形成。
5、热带系统中的雷暴 (1)台风槽雷暴 发生于倒槽或后部“V”形槽中。 (注意:台风中心无雷暴!) (2)东风波雷暴 发生于波顶附近。 (3)热带辐合线雷暴 发生于辐合线附近。辐合带维持期间, 每天可出现雷暴,有时可连续出现十天以上。
二、分析雷暴形成的基本条件,判断 本站(区) 发生雷暴的可能性
确定产生雷暴的地区
沈阳: 沈阳: 当T850-T500>24℃(比周围高 ~3℃),上 ℃ 比周围高2~ ℃),上 冷下暖明显,此区域是雷暴产生区。 冷下暖明显,此区域是雷暴产生区。 长江流域:雷暴多出现在 长江流域:雷暴多出现在850hPa湿舌和 湿舌和 中心附近。 ΔT24中心附近。 特点: 特点: 发展迅速 持续时间长
常出现在系统较弱的单一气团中,强度不强, 常出现在系统较弱的单一气团中,强度不强, 日变化明显。 日变化明显。 一般中午前后生成,午后发展旺盛, 一般中午前后生成,午后发展旺盛,傍晚消 散。 预报: 图上, 预报:在T-lnP图上,先求出对流温度 , 图上 先求出对流温度Tg, 再与预报的当天Tmax比较。当 比较。 再与预报的当天 比较 Tmax>Tg时,利于午后热雷暴的形成。 时 利于午后热雷暴的形成。
3、注意地理条件影响 (1)受山脉阻挡时,雷暴常顺着山脉移动,或 在山里打转,遇到山口,则“夺路而出”。 (2)白天,气团内的雷暴很少移动,遇到河流, 则沿河岸移动,很少越过河面。 (3)锋面雷暴等系统性雷暴,可越过河面,但 3 强度要削弱(夜间会加强)。 4、关于雷暴大风 一般,强雷暴才会引起大风。上干下湿 的对流性不稳定气层有利于形成雷暴大风。 可用探空图判断:层结曲线与露点曲线下部 靠近,上部分开,成喇叭状。
当S<0时,大气不稳定 时 当S>0时,大气稳定 时 江苏地区的预报指标: 江苏地区的预报指标:
S>3℃无雷暴0℃<S<3℃ S>3℃无雷暴0℃<S<3℃, 可能有雷暴- ℃ 可能有雷暴-3℃<S<0℃, ℃ 有雷暴 -6℃<S<-3℃,有冰雹 ℃ - ℃ S<-6℃,有龙卷 - ℃
-lnp
500hPa
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